JP2827919B2 - Semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor laser device and method of manufacturing the sameInfo
- Publication number
- JP2827919B2 JP2827919B2 JP6245615A JP24561594A JP2827919B2 JP 2827919 B2 JP2827919 B2 JP 2827919B2 JP 6245615 A JP6245615 A JP 6245615A JP 24561594 A JP24561594 A JP 24561594A JP 2827919 B2 JP2827919 B2 JP 2827919B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- upper cladding
- cladding layer
- semiconductor laser
- ridge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3413—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers comprising partially disordered wells or barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
- H01S5/3432—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs the whole junction comprising only (AI)GaAs
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、端面部分に窓構造を
有する高光出力動作が可能な半導体レーザ装置及びその
製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device having a window structure at an end face and capable of high light output operation and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【発明の背景】図9は、端面部分に窓構造を有する半導
体レーザ装置を示す図であり、図9(a)は側面図、図
9(b)は図9(a)のIXb−IXb線における断面
図である。図9において、1はn型GaAs基板、2は
n型GaAs基板1上に形成されたn型Al0.5 G
a0.5 As下クラッド層、3は下クラッド層2上に
AlGaAsウエル層及びAlGaAsバリヤ層が交互
に形成されてなる量子井戸構造層、4は量子井戸構造層
3上に形成されたp型Al0.5 Ga0.5 As上
クラッド層、5はクラッド層4の上に形成されたp型G
aAs第1コンタクト層、6は下クラッド層2と量子井
戸構造層3と上クラッド層4と第1コンタクト層5との
端部に選択的にシリコンイオンを注入した領域、7は量
子井戸構造層のうちシリコンにより無秩序化された領域
(窓構造領域)、8はn型GaAs電流ブロック層、9
はp型GaAs第2コンタクト層、10はp側電極、1
1はn側電極である。FIG. 9 is a view showing a semiconductor laser device having a window structure at an end face portion. FIG. 9 (a) is a side view, and FIG. 9 (b) is a line IXb-IXb of FIG. 9 (a). FIG. In FIG. 9, 1 is an n-type GaAs substrate, and 2 is an n-type Al0.5 G formed on the n-type GaAs substrate 1.
a0.5 As lower cladding layer, 3 is a quantum well structure layer in which an AlGaAs well layer and an AlGaAs barrier layer are alternately formed on the lower cladding layer 2, and 4 is a p-type AlO layer formed on the quantum well structure layer 3. .5 Ga0.5 As upper cladding layer, 5 is a p-type G layer formed on the cladding layer 4.
aAs first contact layer, 6 is a region where silicon ions are selectively implanted into the end portions of lower cladding layer 2, quantum well structure layer 3, upper cladding layer 4, and first contact layer 5, and 7 is quantum well structure layer. 8 is a region disordered by silicon (window structure region), 8 is an n-type GaAs current blocking layer, 9
Is a p-type GaAs second contact layer, 10 is a p-side electrode, 1
1 is an n-side electrode.
【0003】次に、図10及び図11を参照して、図9
に示した半導体レーザの製造方法を説明する。図10及
び図11は、図9に示した半導体レーザの製造方法を工
程順に示す図である。Next, referring to FIGS. 10 and 11, FIG.
A method for manufacturing the semiconductor laser shown in FIG. 10 and 11 are views showing a method of manufacturing the semiconductor laser shown in FIG. 9 in the order of steps.
【0004】まず、図10(a)に示すように、n型G
aAs基板1上にn型Al0.5Ga0.5 As下ク
ラッド層2、量子井戸構造層3、p型Al0.5 Ga
0.5 As上クラッド層4及びp型GaAs第1コン
タクト層5の各層をエピタキシャル法により順次形成す
る。なお、量子井戸構造層3は、GaAs又はAlGa
Asウエル層(図示せず)及びAlGaAsバリヤ層
(図示せず)を交互に結晶成長させて形成する。[0004] First, as shown in FIG.
An n-type Al0.5Ga0.5 As lower cladding layer 2, a quantum well structure layer 3, a p-type Al0.5Ga on an aAs substrate 1.
Each layer of the 0.5 As upper cladding layer 4 and the p-type GaAs first contact layer 5 is sequentially formed by an epitaxial method. The quantum well structure layer 3 is made of GaAs or AlGa.
An As well layer (not shown) and an AlGaAs barrier layer (not shown) are formed by alternately growing crystals.
【0005】次に、図10(b)に示すように、p型G
aAs第1コンタクト層上に全面にフォトレジスト12
を塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、窓領域を
形成する部分にフォトレジスト12の開口部分13を形
成する。開口部分13のサイズは40μm□が適当であ
る。次に、上から全面にイオン注入を行なう。量子井戸
構造層3を無秩序化させるためのイオン種としてはシリ
コンが適当である。[0005] Next, as shown in FIG.
The photoresist 12 is entirely formed on the aAs first contact layer.
Is applied, and an opening portion 13 of a photoresist 12 is formed in a portion where a window region is formed by a photolithography technique. The size of the opening 13 is suitably 40 μm □. Next, ion implantation is performed on the entire surface from above. Silicon is appropriate as an ionic species for disordering the quantum well structure layer 3.
【0006】全面にシリコンをイオン注入しても、フォ
トレジスト12で覆われた領域ではフォトレジスト中で
シリコンが止まるため、結晶中にはイオン注入されな
い。これに対し、開口部分13からは結晶中にイオン注
入される。その結果、図10(c)に示すようにイオン
注入領域6が形成される。なお、シリコンをイオン注入
しただけでは量子井戸構造層3の無秩序化は生じない。
なんらかの熱処理によりシリコン原子を結晶中で拡散さ
せることにより無秩序化が生じる。熱処理としては、A
s圧をかけながら700℃以上でアニールする方法が一
般的である。熱処理を行なうと、図10(c)に示すよ
うに、量子井戸構造層のうちシリコンにより無秩序化さ
れた領域7が形成される。Even if silicon is ion-implanted on the entire surface, silicon stops in the photoresist in a region covered with the photoresist 12, and thus is not implanted into the crystal. On the other hand, ions are implanted from the opening 13 into the crystal. As a result, an ion implantation region 6 is formed as shown in FIG. Note that disordering of the quantum well structure layer 3 does not occur only by implanting silicon ions.
Some heat treatment causes silicon atoms to diffuse in the crystal, causing disorder. As heat treatment, A
A method of annealing at 700 ° C. or higher while applying s pressure is generally used. When the heat treatment is performed, a region 7 disordered by silicon is formed in the quantum well structure layer as shown in FIG.
【0007】次に、図11(a)に示すように、p型G
aAs第1コンタクト層上にSi3N4 又はSiO2 な
どからなる絶縁膜43を形成しストライプ状にパターニ
ングする。このパターニングした絶縁膜43をリッジエ
ッチングのマスクとして用い、p型GaAs第1コンタ
クト層5およびp型Al0.5 Ga0.5 As上ク
ラッド層4の一部をエッチングにより除去してリッジ領
域14を形成する。このエッチングに用いるエッチャン
トとしては、酒石酸と過酸化水素の混合液、あるいは硫
酸と過酸化水素と水との混合液などがある。[0007] Next, as shown in FIG.
An insulating film 43 made of, for example, Si 3 N 4 or SiO 2 is formed on the aAs first contact layer and patterned in a stripe shape. Using the patterned insulating film 43 as a ridge etching mask, a part of the p-type GaAs first contact layer 5 and a part of the p-type Al0.5 Ga0.5 As upper cladding layer 4 are removed by etching to form the ridge region 14. I do. As an etchant used for this etching, there is a mixed solution of tartaric acid and hydrogen peroxide, or a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
【0008】次に、図11(b)に示すように、リッジ
領域14の周囲にn型GaAs電流ブロック層14を形
成し、リッジ領域14を埋め込む。なお、この際絶縁膜
43が結晶成長時のマスクとなり、絶縁膜43上には結
晶成長しない。Next, as shown in FIG. 11B, an n-type GaAs current block layer 14 is formed around the ridge region 14, and the ridge region 14 is buried. At this time, the insulating film 43 serves as a mask during crystal growth, and does not grow on the insulating film 43.
【0009】次に、ウエットエッチングあるいはドライ
エッチングにより、絶縁膜43を除去した後、p型Ga
As第1コンタクト層5及びn型GaAs電流ブロック
層14の上にp型GaAs第2コンタクト層9を結晶成
長し、第2コンタクト層9にP側電極10をn型GaA
s半導体基板1にn側電極11をそれぞれ形成すること
により、図11(c)に示すような窓構造を有する半導
体装置が得られる。Next, after the insulating film 43 is removed by wet etching or dry etching, p-type Ga is removed.
A p-type GaAs second contact layer 9 is crystal-grown on the As first contact layer 5 and the n-type GaAs current blocking layer 14, and a P-side electrode 10 is formed on the second contact layer 9 by an n-type GaAs.
By forming the n-side electrodes 11 on the s-semiconductor substrate 1 respectively, a semiconductor device having a window structure as shown in FIG.
【0010】次に、上に説明した窓構造を有する半導体
レーザの動作について説明する。P側電極10を+に、
n側電極11を−になるように電圧を印加すると、正孔
はp型GaAs第2コンタクト層9、p型GaAs第1
コンタクト層5、p型Al0.5 Ga0.5 As上
クラッド層4を経て量子井戸構造層3へ注入され、また
電子はn型GaAs半導体基板1、n型Al0.5 G
a0.5 As下クラッド層2を経て量子井戸構造層3
にそれぞれ注入され、電子と正孔の再結合が発生し、量
子井戸層内で誘導放出光が生じる。そしてキャリアの注
入量を十分高くして導波路の損失を超える光が発生すれ
ばレーザ発振が生じる。Next, the operation of the semiconductor laser having the window structure described above will be described. P-side electrode 10 is set to +,
When a voltage is applied so that the n-side electrode 11 becomes negative, the holes become the p-type GaAs second contact layer 9 and the p-type GaAs first contact layer 9.
The electrons are injected into the quantum well structure layer 3 through the contact layer 5, the p-type Al0.5 Ga0.5 As upper cladding layer 4, and electrons are injected into the n-type GaAs semiconductor substrate 1, the n-type Al0.5 G
a0.5 Quantum well structure layer 3 through As lower cladding layer 2
, And recombination of electrons and holes occurs, and stimulated emission light is generated in the quantum well layer. Then, if the amount of injected carriers is sufficiently increased to generate light exceeding the loss of the waveguide, laser oscillation occurs.
【0011】次にリッジ構造について説明する。リッジ
構造では、ストライプ状のリッジ領域14部分以外のn
型GaAs電流ブロック層8が存在する領域では、n型
GaAs電流ブロック層8とp型Al0.5 Ga0.
5 As上クラッド層とからなるnP接合が逆バイアス
となるため電流は流れない。従って、電流はリッジ領域
14のみを流れるため、量子井戸構造層3のうちリッジ
に近接する領域のみに電流が集中し、レーザ発振するの
に十分な電流密度に達する。また、n型GaAs電流ブ
ロック層8は量子井戸構造層3で発したレーザ光を吸収
する性質がある。これはGaAsのバンドギャップエネ
ルギーが量子井戸構造層3の実効的なバンドギャップエ
ネルギーより小さくなるようにされているからである。
このため、リッジ領域14の両脇ではレーザ光は強い吸
収を受けるので、リッジ領域14の近傍のみにレーザ光
が集中し、半導体レーザの動作特性の中で重要な水平横
モードも安定に単峰の形状となる。Next, the ridge structure will be described. In the ridge structure, n other than the stripe-shaped ridge region 14 is used.
In the region where the n-type GaAs current block layer 8 exists, the n-type GaAs current block layer 8 and the p-type Al0.5 Ga0.
No current flows because the nP junction composed of the 5As upper cladding layer is reverse biased. Therefore, since the current flows only through the ridge region 14, the current is concentrated only in the region of the quantum well structure layer 3 close to the ridge, and the current density reaches a sufficient current for laser oscillation. The n-type GaAs current blocking layer 8 has a property of absorbing laser light emitted from the quantum well structure layer 3. This is because the band gap energy of GaAs is set to be smaller than the effective band gap energy of the quantum well structure layer 3.
For this reason, since the laser light is strongly absorbed on both sides of the ridge region 14, the laser light is concentrated only in the vicinity of the ridge region 14, and the horizontal and transverse modes which are important in the operation characteristics of the semiconductor laser are stably monomodal. It becomes the shape of.
【0012】次に窓構造について説明する。一般的にコ
ンパクトディスク(CD)等の光ディスク装置の光源と
して用いられる0.8μm帯の波長のレーザ光を発する
AlGaAs系の半導体レーザの最大光出力は端面破壊
が発生する光出力で決定される。この端面破壊が生じる
のは、レーザ光が端面領域の表面準位の光吸収によって
発生した熱で半導体レーザを構成する結晶自体が溶融し
共振器の機能を果たさなくなるためである。従って、高
光出力動作を実現するためには、より高い光出力でも端
面破壊が生じない工夫が必要である。このためには端面
領域でレーザ光を吸収しにくくする構造、つまりレーザ
光に対して「透明」となるような窓構造が有効である。
窓構造7はレーザ光を発する量子井戸構造層3よりバン
ドギャップエネルギーが高くなるようになっている。上
に説明した半導体レーザの窓構造7は、Siイオン注入
とその後の熱処理によるSiの拡散によって量子井戸構
造層3の無秩序化を利用して形成されている。Next, the window structure will be described. In general, the maximum light output of an AlGaAs-based semiconductor laser that emits laser light having a wavelength in the 0.8 μm band used as a light source for an optical disk device such as a compact disk (CD) is determined by the light output at which end face destruction occurs. The end face destruction occurs because the crystal itself constituting the semiconductor laser is melted by the heat generated by the laser beam due to the light absorption of the surface state in the end face region, and the function of the resonator is no longer achieved. Therefore, in order to realize a high light output operation, it is necessary to devise a method that does not cause end face destruction even at a higher light output. For this purpose, a structure that makes it difficult to absorb laser light in the end face region, that is, a window structure that is “transparent” to laser light is effective.
The window structure 7 has a higher band gap energy than the quantum well structure layer 3 that emits laser light. The window structure 7 of the semiconductor laser described above is formed utilizing disorder of the quantum well structure layer 3 by Si ion implantation and subsequent diffusion of Si by heat treatment.
【0013】図12(a)は、無秩序化する前の量子井
戸構造層3のアルミ組成比のプロファイルを、図12
(b)は、無秩序化した後の量子井戸構造層3のアルミ
組成比のプロファイルをそれぞれ示している。図12
(a)中、50はウエル層のアルミ組成比Al2 を、5
1はバリヤ層のアルミ組成比Al1 をそれぞれ示す。ウ
エル層の層厚は通常20nm以下である。量子井戸構造
層3にシリコン(Si)や亜鉛(Zn)のような不純物
を拡散させると、ウエル層とバリヤ層を構成する原子が
混り合う。この結果、量子井戸構造層3の実効的なバン
ドギャップエネルギーは図12(b)に示すようにバリ
ヤ層とほぼ等しい値(Al組成比はAl3 )になる。従
って、シリコンの注入と拡散によって無秩序化された量
子井戸構造層3と窓領域7のバンドギャップエネルギー
は、量子井戸構造層3の実効的なバンドギャップエネル
ギーより大きくなるため、レーザ光に対して「透明」な
窓構造となる。FIG. 12A shows the profile of the aluminum composition ratio of the quantum well structure layer 3 before disordering, as shown in FIG.
(B) shows the profile of the aluminum composition ratio of the quantum well structure layer 3 after disordering, respectively. FIG.
In (a), 50 is the aluminum composition ratio Al 2 of the well layer, 5
1 denotes a Al composition ratio Al 1 of the barrier layer. The thickness of the well layer is usually 20 nm or less. When an impurity such as silicon (Si) or zinc (Zn) is diffused into the quantum well structure layer 3, atoms forming the well layer and the barrier layer are mixed. As a result, the effective band gap energy of the quantum well structure layer 3 has a value substantially equal to that of the barrier layer (the Al composition ratio is Al 3 ) as shown in FIG. Therefore, the bandgap energy of the quantum well structure layer 3 and the window region 7 disordered by the implantation and diffusion of silicon becomes larger than the effective bandgap energy of the quantum well structure layer 3, so that " It has a “transparent” window structure.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した窓構造
を有する半導体レーザにおいては、量子井戸構造層3に
Siをイオン注入する際ウエハ表面から量子井戸構造層
3まで約1.7μm以上離れている。これは、p型Ga
As第1コンタクト層5の層厚が0.2μm以上、p型
Al0.5 Ga0.5 As上クラッド層4の層厚が
1.5μm以上必要であるからである。特に、p型Al
0.5 Ga0.5 As上クラッド層4の層厚につい
ては、量子井戸構造層3で発したレーザ光の光閉じ込め
を行う機能を達成する上で前述の層厚の要請を満たすこ
とが重要である。In the semiconductor laser having the window structure described above, when Si is ion-implanted into the quantum well structure layer 3, the distance from the wafer surface to the quantum well structure layer 3 is about 1.7 μm or more. I have. This is the p-type Ga
This is because the thickness of the As first contact layer 5 needs to be 0.2 μm or more, and the thickness of the p-type Al0.5 Ga0.5 As upper cladding layer 4 needs to be 1.5 μm or more. In particular, p-type Al
Regarding the layer thickness of the 0.5 Ga0.5 As upper cladding layer 4, it is important to satisfy the above-mentioned layer thickness requirement in order to achieve the function of confining the laser light emitted from the quantum well structure layer 3. is there.
【0015】Siを1.7μm以上の距離イオン注入し
ようとすると、注入時の加速電圧は2MeV以上が必要
である。電圧によって加速されたSi原子は結晶中の原
子と衝突しながらエネルギーを失って、最後には止ま
る。1MeVを越える高加速電圧時には個々のSi原子
が高いエネルギーをもっているため、Siイオン注入に
より結晶に多数の欠陥を生じさせる。このような結晶欠
陥は後工程のアニール時にある程度は回復するものの、
完全に回復することなく多数の欠陥が残ったままにな
る。従って、量子井戸構造層をSiのイオン注入と拡散
により無秩序してバンドギャップエネルギーを大きく
し、レーザ光に対して透明な窓構造を形成しようとして
も、結晶欠陥がレーザ光が吸収するので窓構造としては
機能しなくなるという問題がある。また、結晶欠陥が多
いとSi原子自体が結晶欠陥にトラップされて拡散しに
くくなり、無秩序化が生じにくくなるという問題も生じ
る。この発明は、上記の如き問題を解決した半導体レー
ザ及びその製造方法を得ることを目的としている。When attempting to implant Si ions at a distance of 1.7 μm or more, the acceleration voltage at the time of implantation must be 2 MeV or more. The Si atoms accelerated by the voltage lose energy while colliding with atoms in the crystal, and finally stop. At a high accelerating voltage exceeding 1 MeV, individual Si atoms have high energy, so that a large number of defects are generated in the crystal by Si ion implantation. Although such crystal defects are recovered to some extent during the subsequent annealing,
Numerous defects remain without complete recovery. Therefore, even if an attempt is made to increase the band gap energy by disordering the quantum well structure layer by ion implantation and diffusion of Si to form a window structure transparent to laser light, crystal defects are absorbed by laser light, so that the window structure is not absorbed. There is a problem that it will not work. In addition, when there are many crystal defects, the Si atoms themselves are trapped by the crystal defects and are difficult to diffuse, which causes a problem that disorder is less likely to occur. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser and a method for manufacturing the same that have solved the above problems.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、第1導電型の半導体基板と、この半導体基
板上に配設された第1導電型の下クラッド層と、この下
クラッド層上に配設されバリア層とウエル層が交互に積
層してなる量子井戸構造の活性層と、この活性層上に配
設された第2導電型の第1上クラッド層と、レーザ共振
器端面近傍であって活性層を含む第1上クラッド層表面
から半導体基板側の積層に不純物を注入して配設された
無秩序化領域と、この無秩序化領域の活性層に第1上ク
ラッド層を介して対向し第1上クラッド層表面上に配設
された第2導電型の第2上クラッド層を含むとともに共
振器の長手方向に延長したストライプ状のリッジと、を
備えたものである。According to the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising: a semiconductor substrate of a first conductivity type;
A lower cladding layer of a first conductivity type disposed on a plate,
The barrier layer and the well layer are alternately stacked on the cladding layer.
An active layer having a quantum well structure and a layer arranged on the active layer.
The first upper cladding layer of the second conductivity type provided and the laser resonance
Surface of the first upper cladding layer including the active layer near the end face of the container
Impurities were implanted into the stack on the semiconductor substrate side from
The first upper layer is applied to the disordered region and the active layer in the disordered region.
Disposed on the surface of the first upper cladding layer facing through the lad layer
Including the second upper clad layer of the second conductivity type
And a striped ridge extending in the longitudinal direction of the shaker .
【0017】また、第1上クラッド層上のリッジの周囲
を埋め込むように配設された第1導電型の電流ブロック
層をさらに備えたものである。In addition, around the ridge on the first upper cladding layer
Current block of the first conductivity type disposed so as to embed
It further comprises a layer .
【0018】また、無秩序化領域を形成するために注入
された不純物がSiであるものである。Further , implantation is performed to form a disordered region.
The impurity is Si .
【0019】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
製造方法は、第1導電型の半導体基板上に、第1導電型
の下クラッド層と、バリア層とウエル層が交互に積層し
てなる量子井戸構造の活性層と、第2導電型の第1上ク
ラッド層とを順次形成する第1の工程と、第1上クラッ
ド層の表面上に、半導体レーザの共振器端面部予定領域
に開口を有するイオン注入マスクパターンを形成する第
2の工程と、イオン注入マスクパターンをマスクとして
不純物をイオン注入し、共振器端面部近傍の活性層を無
秩序化する第3の工程と、イオン注入マスクパターンを
除去する第4の工程と、第4の工程の後に第1上クラッ
ド層の表面上に第2導電型の第2上クラッド層を形成す
る第5の工程と、第2上クラッド層の表面上に、無秩序
化された活性層と第1、第2上クラッド層を介して対向
し共振器の長手方向に延長するストライプ状のリッジマ
スクパターンを形成する第6の工程と、このリッジマス
クパターンをマスクとして、第2上クラッド層を有する
リッジを形成する第7の工程と、を含むものである。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, the first conductive type semiconductor substrate is formed on the first conductive type semiconductor substrate.
The lower cladding layer, barrier layer and well layer are alternately laminated.
Active layer having a quantum well structure and a first upper layer of a second conductivity type.
A first step of sequentially forming a lad layer and a first upper cladding.
On the surface of the semiconductor layer
Forming an ion implantation mask pattern having an opening in
Step 2 and using the ion implantation mask pattern as a mask
Impurity is ion-implanted and the active layer near the cavity facet is removed.
The third step of ordering and the ion implantation mask pattern
A fourth step of removing, and after the fourth step, a first upper crack.
Forming a second upper cladding layer of the second conductivity type on the surface of the
Fifth step, and disorder on the surface of the second upper cladding layer.
Opposing active layer via the first and second upper cladding layers
Stripe ridge extending in the longitudinal direction of the cavity
A sixth step of forming a mask pattern and the ridge mask
Having a second upper cladding layer using a mask pattern as a mask
And a seventh step of forming a ridge .
【0020】また、第7の工程の後に、第1上クラッド
層上のリッジの周囲を第1導電型の電流ブロック層で埋
め込む工程をさらに含むものである。 After the seventh step, the first upper clad is formed.
Fill the periphery of the ridge on the layer with a current block layer of the first conductivity type
It further includes a step of embedding .
【0021】また、無秩序化領域を形成するために注入
される不純物がSiであるものである。Further , implantation is performed to form a disordered region.
The impurity to be formed is Si .
【0022】また、第2の工程が、第2導電型のGaA
sエッチングストッパー層及びAlGaAsイオン注入
マスク層を順次形成する工程と、AlGaAsイオン注
入マスク層上に絶縁体膜を形成し、この絶縁体膜に半導
体レーザの共振器端面部予定領域に開口を形成する工程
と、この絶縁体膜をマスクとしてAlGaAsイオン注
入マスク層を選択エッチングする工程とを含み、さらに
第4の工程が、上記工程で形成された絶縁体膜をエッチ
ングで除去し、次いで上記工程で形成されたAlGaA
sイオン注入マスク層を除去する工程を含むものであ
る。In the second step, GaAs of the second conductivity type is used.
s etching stopper layer and AlGaAs ion implantation
A step of sequentially forming a mask layer;
An insulator film is formed on the input mask layer, and a semiconductive film is formed on the insulator film.
Forming an opening in a predetermined region of a cavity end face of a laser diode
And AlGaAs ion injection using this insulator film as a mask.
Selectively etching the input mask layer,
The fourth step is to etch the insulator film formed in the above step.
, And then the AlGaAs formed in the above step.
The method includes a step of removing the s ion implantation mask layer .
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【作用】この発明に係る半導体レーザ装置においては、
活性層上に配設された第1上クラッド層と、レーザ共振
器端面近傍であって活性層を含む第1上クラッド層表面
から半導体基板側の積層に不純物を注入して配設された
無秩序化領域と、第1上クラッド層表面上に配設された
第2上クラッド層を含むリッジとを備えているので、レ
ーザ光の光閉じ込めを行うに必要な上クラッド層の厚さ
を確保しつつ、窓構造としての無秩序化領域の形成に際
して不純物の注入に要するエネルギーを低くできて、結
晶中に生じる欠陥が減少し、窓構造としての機能を高め
ることができる。In the semiconductor laser device according to the present invention,
A first upper cladding layer disposed on the active layer;
Surface of the first upper cladding layer including the active layer near the end face of the container
Impurities were implanted into the stack on the semiconductor substrate side from
A disordered region, disposed on the surface of the first upper cladding layer;
Since it has a ridge including the second upper cladding layer,
Thickness of upper cladding layer required to confine laser light
While forming the disordered region as a window structure
Energy required for impurity implantation can be reduced,
Reduces defects in the crystal and enhances the function as a window structure
It is possible that.
【0030】また、第1上クラッド層上のリッジの周囲
を埋め込むように配設された第1導電型の電流ブロック
層をさらに備えたものであるので、埋込型の半導体レー
ザ装置において、レーザ光の光閉じ込めを行うに必要な
上クラッド層の厚さを確保しつつ、窓構造としての無秩
序化領域の形成に際して不純物の注入に要するエネルギ
ーを低くできて、結晶中に生じる欠陥が減少し、窓構造
としての機能を高めることができる。Further , around the ridge on the first upper cladding layer
Current block of the first conductivity type disposed so as to embed
Buried semiconductor laser
In the laser device, necessary to confine laser light
While ensuring the thickness of the upper cladding layer, the irregularity of the window structure
Energy required for impurity implantation in the formation of ordered regions
Lowering the defect density in the crystal
Function can be enhanced .
【0031】また、無秩序化領域を形成するために注入
された不純物がSiであるので、無秩序化領域での光の
吸収が少ない。 Further , implantation is performed to form a disordered region.
Since the doped impurity is Si, light in the disordered region
Low absorption.
【0032】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
製造方法は、第1上クラッド層の表面上に、半導体レー
ザの共振器端面部予定領域に開口を有するイオン注入マ
スクパターンを形成し、このイオン注入マスクパターン
をマスクとして不純物をイオン注入し、共振器端面部近
傍の活性層を無秩序化し、イオン注入マスクパターンを
除去した後に第1上クラッド層の表面上に第2導電型の
第2上クラッド層を形成するので、レーザ光の光閉じ込
めを行うに必要な上クラッド層の厚さを確保しつつ、窓
構造としての無秩序化領域の形成に際して不純物の注入
に要するエネルギーを低くできて、結晶中に生じる欠陥
を少なくすることができる。Further, according to the semiconductor laser device of the present invention,
The manufacturing method is such that a semiconductor laser is formed on the surface of the first upper cladding layer.
Ion implantation mask having an opening in a predetermined region of the cavity end face
A mask pattern is formed and this ion implantation mask pattern
Ion implantation using the mask as a mask, and near the cavity end face.
Disorder the active layer next to it and use an ion implantation mask pattern
After removal, the second conductive type is formed on the surface of the first upper cladding layer.
Since the second upper cladding layer is formed, light confinement of laser light is performed.
Window while ensuring the thickness of the upper cladding layer necessary for
Impurity injection in forming disordered regions as structures
Energy required for crystal growth, resulting in defects in the crystal
Can be reduced .
【0033】また、第7の工程の後に、第1上クラッド
層上のリッジの周囲を第1導電型の電流ブロック層で埋
め込む工程をさらに含むものであるので、埋込型の半導
体レーザ装置の窓構造としての無秩序化領域の形成に際
してレーザ光の光閉じ込めを行うに必要な上クラッド層
の厚さを確保しつつ、不純物の注入に要するエネルギー
を低くできて、結晶中に生じる欠陥を少なくすることが
できる。 After the seventh step, the first upper clad is formed.
Fill the periphery of the ridge on the layer with a current block layer of the first conductivity type
Embedded process, so that the embedded semiconductor
The formation of disordered regions as window structures in body laser devices
Upper cladding layer necessary to confine laser light
Energy required for impurity implantation while ensuring the thickness of
And defects generated in the crystal can be reduced .
【0034】また、無秩序化領域を形成するために注入
される不純物がSiであるので、無秩序化領域での光の
吸収が少ない半導体レーザ装置を形成することができ
る。Further , implantation is performed to form a disordered region.
Since the impurity to be doped is Si, light in the disordered region
A semiconductor laser device with low absorption can be formed .
【0035】また、第2の工程が、第2導電型のGaA
sエッチングストッパー層及びAlGaAsイオン注入
マスク層を順次形成する工程と、AlGaAsイオン注
入マスク層上に絶縁体膜を形成し、この絶縁体膜に半導
体レーザの共振器端面部予定領域に開口を形成する工程
と、この絶縁体膜をマスクとしてAlGaAsイオン注
入マスク層を選択エッチングする工程とを含み、さらに
第4の工程が、上記工程で形成された絶縁体膜をエッチ
ングで除去し、次いで上記工程で形成されたAlGaA
sイオン注入マスク層を除去する工程を含むものである
ので、イオン注入マスクとしてフォトレジストを使用せ
ず、フォトレジストによるウエハの汚染や、フォトレジ
スト除去時のレジスト剥離液によるウエハ表面の汚染や
エッチングが発生しない。 In the second step, GaAs of the second conductivity type is used.
s etching stopper layer and AlGaAs ion implantation
A step of sequentially forming a mask layer;
An insulator film is formed on the input mask layer, and a semiconductive film is formed on the insulator film.
Forming an opening in a predetermined region of a cavity end face of a laser diode
And AlGaAs ion injection using this insulator film as a mask.
Selectively etching the input mask layer,
The fourth step is to etch the insulator film formed in the above step.
, And then the AlGaAs formed in the above step.
including a step of removing the s ion implantation mask layer.
Use photoresist as an ion implantation mask.
Contamination of the wafer due to photoresist,
Contamination of the wafer surface due to the resist stripper during removal of
No etching occurs.
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【0038】[0038]
【0039】[0039]
【0040】[0040]
【0041】[0041]
【0042】[0042]
実施例1.図1は、この発明の一実施例を示す図であ
り、図1(a)は斜視図、図1(b)は図1(a)のI
b−Ib線での断面図である。図1において、1はn型
GaAs基板、2はn型GaAs基板1上に形成された
n型Al0.5 Ga0.5 As下クラッド層、3は
下クラッド層2上にAlGaAsウエル層(図示せず)
及びAlGaAsバリヤ層(図示せず)が交互に形成さ
れてなる量子井戸構造層、15は量子井戸構造層3上に
形成された層厚が0.05〜0.5μmのp型Al0.
5 Ga0.5 As第1上クラッド層、16は第1上
クラッド層上に形成された層厚が1.0〜1.45μm
以上のp型Al0.5 Ga0.5 As第2上クラッ
ド層、5は第2上クラッド層上に形成されたp型GaA
s第1コンタクト層であり、第2上クラッド層16と第
1コンタクト層5はリッジ領域17を構成している。1
8はクラッド層2と量子井戸構造層3と第1上クラッド
層15との端部に選択的にシリコンイオンを注入した領
域、7は量子井戸構造層のうち無秩序化された領域(窓
構造領域)、8はリッジ領域17を埋め込むように形成
されているn型GaAs電流ブロック層、9はp型Ga
As第2コンタクト層、10はP側電極、11はn側電
極である。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective view, and FIG.
It is sectional drawing in the b-Ib line. In FIG. 1, 1 is an n-type GaAs substrate, 2 is an n-type Al0.5 Ga0.5 As lower clad layer formed on the n-type GaAs substrate 1, and 3 is an AlGaAs well layer (shown in FIG. Z)
And a quantum well structure layer 15 in which AlGaAs barrier layers (not shown) are alternately formed. Reference numeral 15 denotes a p-type AlO.5 layer formed on the quantum well structure layer 3 and having a thickness of 0.05 to 0.5 μm.
5 Ga0.5 As first upper cladding layer 16 has a thickness of 1.0 to 1.45 μm formed on the first upper cladding layer.
The above p-type Al0.5 Ga0.5 As second upper cladding layer 5 is a p-type GaAs formed on the second upper cladding layer.
s The first contact layer, wherein the second upper cladding layer 16 and the first contact layer 5 constitute a ridge region 17. 1
Reference numeral 8 denotes a region in which silicon ions are selectively implanted into ends of the cladding layer 2, the quantum well structure layer 3, and the first upper cladding layer 15, and 7 denotes a disordered region (window structure region) in the quantum well structure layer. ) And 8 are n-type GaAs current blocking layers formed so as to bury the ridge region 17, and 9 is p-type Ga
The As second contact layer 10 is a P-side electrode, and 11 is an n-side electrode.
【0043】次に、図2および図3を参照して、この発
明の一実施例に係る半導体レーザ装置の製造方法を説明
する。Next, a method of manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0044】まず、図2(a)に示すように、n型Ga
As基板1上にn型Al0.5 Ga0.5 As下ク
ラッド層2、量子井戸構造層3及びp型Al0.5 G
a0.5 As第1上クラッド層15の各層をエピタキ
シャル法により順次形成する。なお、量子井戸構造層3
は、GaAs又はAlGaAsウエル層及びAlGaA
sバリヤ層を交互に結晶成長させて形成する。p型Al
0.5 Ga0.5As第1上クラッド層の層厚は0.
05〜0.5μmになるように形成する。First, as shown in FIG.
An n-type Al0.5 Ga0.5 As lower cladding layer 2, a quantum well structure layer 3, and a p-type Al0.5 G
a0.5 As Each layer of the first upper cladding layer 15 is sequentially formed by an epitaxial method. The quantum well structure layer 3
Is a GaAs or AlGaAs well layer and an AlGaAs
The s barrier layers are formed by alternately growing crystals. p-type Al
The layer thickness of the 0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer is 0.5.
It is formed to have a thickness of 0.5 to 0.5 μm.
【0045】次に図2(b)に示すように、p型Al
0.5 Ga0.5 As第1上クラッド層15上の全
面にフォトレジスト12を塗布し、フォトリソグラフィ
技術によって、窓領域を形成する部分にフォトレジスト
12の開口部分13を形成する。開口部分13のサイズ
は40μm□が適当である。図2(c)はウエハを上面
から見た図であり、図2(c)中破線で囲まれた部分が
個々の半導体レーザ素子となる部分を示している。次
に、このウエハ上からイオン注入を行う。無秩序化を生
じさせるイオン種としてはSiが適当である。この場合
ウエハ表面から量子井戸構造層3までの距離は第1上ク
ラッド層の層厚になるが、上述したように、この実施例
ではp型Al0.5 Ga0.5 As第1上クラッド
層の層厚は0.05〜0.5μmになっているので、イ
オン注入時の加速電圧は60〜600keV程度でよ
く、先に説明したものと比較し加速電圧は1/3以下に
低くすることができる。このため、結晶中に生じる欠陥
も、先に説明した2MeVの加速電圧を印加するものに
比べて格段に減少する。Next, as shown in FIG.
A photoresist 12 is applied on the entire surface of the 0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer 15, and an opening 13 of the photoresist 12 is formed in a portion where a window region is formed by a photolithography technique. The size of the opening 13 is suitably 40 μm □. FIG. 2C is a view of the wafer as viewed from above, and the portions surrounded by broken lines in FIG. 2C indicate portions that become individual semiconductor laser elements. Next, ion implantation is performed on the wafer. Si is suitable as the ionic species that causes disorder. In this case, the distance from the wafer surface to the quantum well structure layer 3 is equal to the thickness of the first upper cladding layer. As described above, in this embodiment, the p-type Al0.5 Ga0.5 As Since the layer thickness is 0.05 to 0.5 μm, the accelerating voltage at the time of ion implantation may be about 60 to 600 keV, and the accelerating voltage may be reduced to 1/3 or less as compared with that described above. it can. For this reason, the defects generated in the crystal are also significantly reduced as compared with the case where the acceleration voltage of 2 MeV described above is applied.
【0046】なお、ウエハの上面から全面にSiをイオ
ン注入してもフォトレジスト12で覆われた領域ではフ
ォトレジスト中でSiが止まるため結晶中までイオン注
入されることはない。Siイオン注入しただけでは量子
井戸構造層3の無秩序化は生じない。イオン注入後なん
らかの熱処理によりSi原子を結晶中に拡散させること
により無秩序化が生じる。熱処理としてはAs圧をかけ
ながら700℃以上でアニールする。この結果、図3
(a)に示すように、Siイオン注入領域18、および
Siイオンにより無秩序化された量子井戸構造層(窓構
造)7が形成される。Even if Si is ion-implanted from the upper surface of the wafer to the entire surface, the Si is stopped in the photoresist in the region covered with the photoresist 12, so that the ion is not implanted into the crystal. The disordering of the quantum well structure layer 3 does not occur only by implanting Si ions. Disordering occurs by diffusing Si atoms into the crystal by some heat treatment after ion implantation. As the heat treatment, annealing is performed at 700 ° C. or more while applying As pressure. As a result, FIG.
As shown in (a), a Si ion implantation region 18 and a quantum well structure layer (window structure) 7 disordered by Si ions are formed.
【0047】次に、図3(b)に示すように、第1上ク
ラッド層15上にp型Al0.5Ga0.5 As第2
上クラッド層、およびp型GaAs第1コンタクト層5
を順次エピタキシャル結晶成長する。量子井戸構造層3
で発したレーザ光の光閉じ込めを行なう機能をするうえ
でp型Al0.5 Ga0.5 As第1上クラッド層
とp型Al0.5 Ga0.5 As第2上クラッド層
との層厚の和が1.5μm以上必要であるが、上述のと
おり、p型Al0.5 Ga0.5 As第1上クラッ
ド層の層厚が0.05〜0.5μmに形成しているの
で、p型Al0.5 Ga0.5 As第2上クラッド
層の層厚は1〜1.45μm以上にする必要がある。次
に、ウエハ全面に絶縁膜を形成しストライプ状にパター
ニングした絶縁膜リッジマスク19を図3(b)に示す
ように形成する。Next, as shown in FIG. 3B, a p-type Al0.5 Ga0.5 As second
Upper cladding layer and p-type GaAs first contact layer 5
Are sequentially epitaxially grown. Quantum well structure layer 3
Sum of the thicknesses of the p-type Al0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer and the p-type Al0.5 Ga0.5 As second upper cladding layer in order to perform the function of confining the laser light emitted in step 1. Is required to be 1.5 μm or more. However, as described above, the p-type Al0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer is formed to have a thickness of 0.05 to 0.5 μm. The layer thickness of the 5 Ga0.5 As second upper cladding layer needs to be 1 to 1.45 μm or more. Next, an insulating film ridge mask 19 formed by forming an insulating film on the entire surface of the wafer and patterning it in a stripe shape is formed as shown in FIG. 3B.
【0048】次に、図3(c)に示すように、絶縁膜リ
ッジマスクをリッジエッチングのマスクとして用い、p
型GaAs第1コンタクト層5およびp型Al0.5
Ga0.5 As第2上クラッド層16をエッチングし
てリッジ領域17を形成する。なお、リッジ領域17を
形成するリッジエッチングは、p型Al0.5 Ga
0.5 As第2上クラッド層16の途中あるいはp型
Al0.5 Ga0.5As第1上クラッド層15の途
中までエッチングしてもよい。リッジエッチングに用い
るエッチャントとしては酒石酸と過酸化水素の混合液あ
るいは硫酸と過酸化水素と水との混合液などがある。Next, as shown in FIG. 3C, using the insulating film ridge mask as a ridge etching mask,
-Type GaAs first contact layer 5 and p-type Al0.5
The ridge region 17 is formed by etching the Ga0.5 As second upper cladding layer 16. The ridge etching for forming the ridge region 17 is performed by p-type Al0.5Ga.
The etching may be performed halfway through the 0.5 As second upper cladding layer 16 or halfway through the p-type Al0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer 15. An etchant used for the ridge etching includes a mixed solution of tartaric acid and hydrogen peroxide or a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water.
【0049】次に、図3(d)に示すように、リッジ領
域17を埋め込むようにn型GaAs電流ブロック層8
を形成する。Next, as shown in FIG. 3D, the n-type GaAs current blocking layer 8 is buried so as to fill the ridge region 17.
To form
【0050】次に、図3(e)に示すように、ウエット
エッチングあるいはドライエッチングにより絶縁膜リッ
ジマスク19を除去した後、さらにp型GaAs第1コ
ンタクト層5およびn型GaAs電流ブロック層8上に
p型GaAs第2コンタクト層9を結晶成長し、その後
n型GaAs基板1側にn電極11を、p型GaAs第
2コンタクト層9側にP電極10をそれぞれ形成する。Next, as shown in FIG. 3E, after the insulating film ridge mask 19 is removed by wet etching or dry etching, the insulating film ridge mask 19 is further removed on the p-type GaAs first contact layer 5 and the n-type GaAs current blocking layer 8. Then, a p-type GaAs second contact layer 9 is crystal-grown, and then an n-electrode 11 is formed on the n-type GaAs substrate 1 side and a P-electrode 10 is formed on the p-type GaAs second contact layer 9 side.
【0051】この実施例では、上述の如く、イオン注入
時に表面から量子井戸構造層までの距離が、p型第1上
クラッド層の層厚である0.05〜0.5μmであるの
で、低い加速電圧でイオン注入することができ、結晶中
に欠陥が生じにくい。このため、結晶欠陥がレーザ光を
吸収して窓構造として機能しなくなるという問題や、あ
るいは、結晶欠陥が多いとSi原子自体が欠陥にトラッ
プされ拡散しにくくなって無秩序化が生じにくいという
問題がなくなるので、窓構造を有する半導体レーザ本来
の高光出力動作や高い端面破壊レベルによる高信頼性と
いう良好な特性を有する。In this embodiment, as described above, the distance from the surface to the quantum well structure layer at the time of ion implantation is 0.05 to 0.5 μm, which is the layer thickness of the p-type first upper cladding layer. Ions can be implanted at an acceleration voltage, and defects are less likely to occur in the crystal. For this reason, the problem that crystal defects absorb laser light and stop functioning as a window structure, or the problem that if there are many crystal defects, Si atoms themselves are trapped by the defects and are difficult to diffuse and disorder is unlikely to occur. Therefore, the semiconductor laser having the window structure has good characteristics such as a high light output operation inherent in a semiconductor laser and a high reliability due to a high end surface breakdown level.
【0052】実施例2.上述の実施例1の半導体レーザ
の製造方法においては、第1回目の結晶成長後のウエハ
の最表層はp型Al0.5 Ga0.5 As第1上ク
ラッド層15であるが(図2(a)参照)、このp型A
l0.5 Ga0.5 As第1上クラッド層15のよ
うにAlを多く含む層は酸化されやすい。酸化された層
上にさらにAlを含む層を形成すると表面酸化膜上の結
晶性が非常に悪くなるため半導体レーザの信頼性に影響
を及ぼす。その解決策として、第2回目の結晶成長前、
すなわちp型Al0.5 Ga0.5 As第2上クラ
ッド層16の結晶成長前に、結晶成長炉内に塩素ガスを
流しp型Al0.5 Ga0.5 As第1上クラッド
層15上の表面酸化膜を除去するようにする。Embodiment 2 FIG. In the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, the outermost layer of the wafer after the first crystal growth is the p-type Al0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer 15 (see FIG. )), This p-type A
A layer containing a large amount of Al, such as the 10.5 Ga0.5 As first upper cladding layer 15, is easily oxidized. If a layer containing Al is further formed on the oxidized layer, the crystallinity on the surface oxide film becomes extremely poor, which affects the reliability of the semiconductor laser. As a solution, before the second crystal growth,
That is, before the crystal growth of the p-type Al0.5 Ga0.5 As second upper cladding layer 16, a chlorine gas is flowed into the crystal growth furnace to oxidize the surface of the p-type Al0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer 15. Try to remove the film.
【0053】実施例3.第1回目結晶成長後のウエハの
最表層であるp型Al0.5 Ga0.5 As第1上
クラッド層15表面の酸化に対する解決策として、塩素
ガスで表面酸化膜を除去する方法を説明したが、第1回
目の結晶成長から第2回目の結晶成長までの時間が長い
場合には、表面酸化膜の形成が進行するので、塩素ガス
では表面酸化膜をもはや除去できない場合もある。この
ときは、図4に示すように第1回目の結晶成長の際、p
型Al0.5 Ga0.5 As第1上クラッド層上に
GaAs表面保護層20を形成しておき、第2回目の結
晶成長の直前、すなわちp型Al0.5 Ga0.5
As第2上クラッド層16成長の直前にGaAs表面保
護層20のみをエッチングで除去することにより、清浄
なウエハ面上に第2回目の結晶成長を行なうことができ
る。なお、GaAs表面保護層20をエッチングで除去
した後、引き続き結晶成長炉内に塩素ガスを流してエッ
チングすれば、さらに清浄なウエハ面上に第2回目の結
晶成長を行なうことができる。Embodiment 3 FIG. As a solution to the oxidation of the surface of the p-type Al0.5 Ga0.5 As first upper clad layer 15 which is the outermost layer of the wafer after the first crystal growth, a method of removing the surface oxide film with chlorine gas has been described. If the time from the first crystal growth to the second crystal growth is long, the formation of the surface oxide film progresses, so that the surface oxide film may no longer be removed with chlorine gas. At this time, as shown in FIG. 4, during the first crystal growth, p
A GaAs surface protective layer 20 is formed on the first Al0.5 Ga0.5 As first upper cladding layer, and immediately before the second crystal growth, that is, p-type Al0.5 Ga0.5
By removing only the GaAs surface protective layer 20 by etching immediately before the growth of the As second upper cladding layer 16, the second crystal growth can be performed on a clean wafer surface. If the GaAs surface protective layer 20 is removed by etching and then etching is performed by flowing chlorine gas into the crystal growth furnace, the second crystal growth can be performed on a further clean wafer surface.
【0054】実施例4.上述した実施例1に係る半導体
レーザの製造方法において、リッジ領域17を形成する
ためのリッジエッチングは選択的にエッチングが停止す
るわけではないので、エッチング時間で制御しなければ
ならない。しかし、大面積ウエハでエピタキシャル層の
面内分布がばらついているときは、エッチング時間を制
御しても、リッジ領域17以外のp型Al0.5 Ga
0.5 As第1あるいは第2クラッド層15、16の
エッチングされずに残る部分はウエハ面内で大きくばら
つくことがあり、これが半導体レーザ特性の面内ばらつ
きの大きな要因となる。そこで、図5(a)に示すよう
に、第1回目の結晶成長時に、p型Al0.5 Ga
0.5 As第1上クラッド層15上にp型Al0.7
Ga0.3 Asエッチングストッパー層21および
GaAs表面保護層20を形成し、上述したのと同様の
工程を経て絶縁膜リッジマスク19をマスクにして、有
機酸と過酸化水素の混合液によってリッジエッチングを
行なうと、エッチングはエッチングストッパー層21で
ストップするので図5(b)に示すようにウエハ面内で
均一なリッジ形状を得ることができる。Embodiment 4 FIG. In the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment described above, the ridge etching for forming the ridge region 17 does not necessarily stop selectively, and therefore must be controlled by the etching time. However, when the in-plane distribution of the epitaxial layer varies in a large area wafer, the p-type Al0.5 Ga
The portions of the 0.5 As first or second cladding layers 15 and 16 that remain without being etched may vary greatly within the wafer surface, which is a major cause of in-plane variations in semiconductor laser characteristics. Therefore, as shown in FIG. 5A, during the first crystal growth, p-type Al0.5 Ga
0.5 As p-type Al0.7 on the first upper cladding layer 15
A Ga0.3 As etching stopper layer 21 and a GaAs surface protection layer 20 are formed, and the ridge etching is performed by a mixed solution of an organic acid and hydrogen peroxide using the insulating film ridge mask 19 as a mask through the same steps as described above. When the etching is performed, the etching is stopped at the etching stopper layer 21, so that a uniform ridge shape can be obtained in the wafer surface as shown in FIG.
【0055】実施例5.AlGaAs系材料によって構
成された量子井戸構造層3を有する0.78μm帯半導
体レーザでは、エッチングストッパー層でレーザ光の再
吸収を防止するためには、Al組成比tが0.2以上の
Alt Ga1−t Asを用いる必要がある。一方、
ファイバーアンプ励起用光源として用いられる0.98
μm帯半導体レーザは量子井戸構造層3のウエルにはI
nGaAsが用いられる。この場合、エッチングストッ
パー層をGaAsで構成してもレーザ光を吸収する心配
はない。そこで図4に示したGaAs表面保護層20を
そのままエッチングストッパー層として用いることがで
きる。ただしGaAs表面保護層がP側の半導体レーザ
の構成部分として残るので、GaAs表面保護層にp型
不純物をドーピングしておく必要がある。リッジエッチ
ングに際しては、まず第1回目のエッチングでp型Ga
As第1コンタクト層5のみを選択エッチングする。こ
の場合のエッチング液としては、アンモニアと過酸化水
素の混合液あるいは有機酸と過酸化水素の混合液を用い
る。次に第2回目のエッチングでp型Al0.5 Ga
0.5 As第2上クラッド層16のみを選択エッチン
グしp型GaAs表面保護層20でエッチングがストッ
プするようにする。このような選択エッチングのエッチ
ャントとしては、塩素系のエッチング液あるいはフッ酸
系のエッチング液がある。この実施例においては、リッ
ジエッチングがp型GaAs表面保護層20のところで
ストップするので、リッジ形状がウエハ面内で均一性良
く形成される。Embodiment 5 FIG. In a 0.78 μm-band semiconductor laser having the quantum well structure layer 3 made of an AlGaAs-based material, in order to prevent laser light from being re-absorbed by the etching stopper layer, Alt Ga1 having an Al composition ratio t of 0.2 or more is used. -T As must be used. on the other hand,
0.98 used as a light source for fiber amplifier excitation
In the μm band semiconductor laser, the well of the quantum well structure layer 3 has I
nGaAs is used. In this case, even if the etching stopper layer is made of GaAs, there is no fear of absorbing the laser beam. Therefore, the GaAs surface protective layer 20 shown in FIG. 4 can be used as it is as an etching stopper layer. However, since the GaAs surface protective layer remains as a component of the P-side semiconductor laser, it is necessary to dope the GaAs surface protective layer with a p-type impurity. At the time of ridge etching, first, p-type Ga
Only the As first contact layer 5 is selectively etched. In this case, a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide or a mixed solution of organic acid and hydrogen peroxide is used as an etching solution. Next, in the second etching, p-type Al0.5 Ga
Only the 0.5 As second upper cladding layer 16 is selectively etched so that the etching stops at the p-type GaAs surface protective layer 20. As an etchant for such selective etching, there is a chlorine-based etchant or a hydrofluoric acid-based etchant. In this embodiment, the ridge etching is stopped at the p-type GaAs surface protection layer 20, so that the ridge shape is formed with good uniformity on the wafer surface.
【0056】実施例6.上述した実施例では、イオン注
入のマスクとして、いずれもフォトレジスト12を使用
するとしたが、フォトレジスト自体によるウエハ表面の
汚染、あるいはフォトレジスト除去時のレジスト剥離液
による結晶表面の汚染やエッチングなどの発生により、
次の工程における結晶成長時に結晶性が劣化したり、p
型Al0.5 Ga0.5 As第1上クラッド層15
がレジスト剥離液でエッチングされ所定の膜厚にならな
かったりする場合がある。これを解決する方法として
は、図6に示すようにエピタキシャル層をイオン注入マ
スクとして使用する方法がある。図6(a)に示すよう
にp型GaAsエッチングストッパー層20上にAlG
aAsイオン注入マスク層22を形成し、その上にパタ
ーニング用絶縁膜23を成膜し窓領域に開口部を設け
て、このパターニングした絶縁膜23をマスクとしてA
lGaAsイオン注入マスク層22を選択エッチングす
る。この選択エッチングを実施するためには、マスク層
22のAl組成比はp型Al0.5 Ga0.5 As
第1上クラッド層15と同じ組成比が好都合である。マ
スク層を選択エッチングした後、ウエハ全面にSiイオ
ンを注入するとイオン注入領域18が形成される。な
お、マスク層22が存在する領域では、Siイオンはマ
スク層22中にとどまる。イオン注入後、絶縁膜23フ
ッ酸で除去し、さらにマスク層22を除去した後先に述
べた方法で半導体レーザを得ることができる。この実施
例では、フォトレジストを用いないので、第2回目の結
晶成長時にレジストの残さ等の影響を受けず、高品質の
結晶成長を行なうことができる。Embodiment 6 FIG. In the above-described embodiments, the photoresist 12 is used as a mask for ion implantation. However, contamination of the wafer surface by the photoresist itself, or contamination of the crystal surface by a resist stripping solution at the time of removing the photoresist, etching, and the like are used. By occurrence
Deterioration of crystallinity during crystal growth in the next step, p
Type Al0.5 Ga0.5 As First Upper Cladding Layer 15
May be etched by a resist stripping solution and may not have a predetermined film thickness. As a method of solving this, there is a method of using the epitaxial layer as an ion implantation mask as shown in FIG. As shown in FIG. 6A, an AlG layer is formed on the p-type GaAs etching stopper layer 20.
An aAs ion implantation mask layer 22 is formed, a patterning insulating film 23 is formed thereon, an opening is provided in a window region, and the patterned insulating film 23 is used as a mask.
The lGaAs ion implantation mask layer 22 is selectively etched. In order to perform this selective etching, the Al composition ratio of the mask layer 22 should be p-type Al0.5 Ga0.5 As.
The same composition ratio as that of the first upper cladding layer 15 is advantageous. After selective etching of the mask layer, Si ions are implanted into the entire surface of the wafer to form ion implanted regions 18. Note that, in the region where the mask layer 22 exists, the Si ions remain in the mask layer 22. After the ion implantation, the insulating film 23 is removed with hydrofluoric acid, the mask layer 22 is further removed, and a semiconductor laser can be obtained by the method described above. In this embodiment, since a photoresist is not used, high-quality crystal growth can be performed without being affected by the residue of the resist during the second crystal growth.
【0057】実施例7.上述した実施例1に係る半導体
レーザの製造方法では、窓領域のみをイオン注入して無
秩序化するものを説明したが、図7に示すようにリッジ
形成予定のストライプ領域のみをフォトレジスト24で
覆い、フォトレジスト24で覆われていない領域全体に
イオン注入し、量子井戸構造層3を無秩序化すると、リ
ッジ領域ではリッジによって生ずる屈折率差に加えて、
無秩序化された量子井戸構造領域7の実効的に減少した
屈折率と、無秩序化されていない量子井戸構造層3の屈
折率との屈折率差により一層有効な水平方向の光閉じ込
めが実現でき、しきい値電流や動作電流を小さくするこ
とができる。Embodiment 7 FIG. In the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment described above, the method in which only the window region is ion-implanted and disordered is described. However, only the stripe region where the ridge is to be formed is covered with the photoresist 24 as shown in FIG. When the quantum well structure layer 3 is disordered by ion-implanting the entire region not covered with the photoresist 24, in addition to the refractive index difference caused by the ridge in the ridge region,
Due to the difference between the refractive index of the effectively reduced refractive index of the disordered quantum well structure region 7 and the refractive index of the non-disordered quantum well structure layer 3, more effective horizontal light confinement can be realized. The threshold current and the operating current can be reduced.
【0058】実施例8.上記の実施例ではストライプ領
域の形状た矩形のものを説明したが、図8に示すように
ストライプ領域をフレア形状にし、リッジもフレア形状
に対応した形にすると、フレアに沿ってレーザ光が広が
るので、端面での光密度が低減する。窓構造に加えて、
この効果により、より高光出力動作が可能となる。Embodiment 8 FIG. In the above embodiment, a rectangular shape having a stripe region is described. However, as shown in FIG. 8, when the stripe region is formed in a flared shape and the ridge is formed in a shape corresponding to the flare shape, the laser beam spreads along the flare. Therefore, the light density at the end face is reduced. In addition to the window structure,
With this effect, a higher light output operation can be performed.
【0059】実施例9.上述のものは、電流ブロック層
8がGaAsで構成されていたが、電流ブロック層8を
p型Alv Ga1−v As第2上クラッド層16よ
りAl組成比の大きいAlw Ga1−w As(w>
v)で構成するとロスガイドがら実屈折率ガイド構造と
なり、導波路損失が小さくなるため、しきい値電流や動
作電流を低減できる効果がある。Embodiment 9 FIG. In the above, the current block layer 8 is made of GaAs, but the current block layer 8 is made of Alw Ga1-w As (w>) having a higher Al composition ratio than the p-type Alv Ga1-v As second upper cladding layer 16.
In the configuration of v), a real refractive index guide structure is formed from the loss guide, and the waveguide loss is reduced. Therefore, there is an effect that the threshold current and the operating current can be reduced.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、活性層上に配設された第1上クラッド層
と、レーザ共振器端面近傍であって活性層を含む第1上
クラッド層表面から半導体基板側の積層に不純物を注入
して配設された無秩序化領域と、第1上クラッド層表面
上に配設された第2上クラッド層を含むリッジとを備え
ているので、レーザ光の光閉じ込めを行うに必要な上ク
ラッド層の厚さを確保しつつ、窓構造としての無秩序化
領域の形成に際して不純物の注入に要するエネルギーを
低くできて、結晶中に生じる欠陥が減少するから、機能
の高い窓構造を有する高出力・高信頼性の半導体レーザ
装置とすることができる効果がある。 As described above, the semiconductor laser according to the present invention is provided.
A first upper cladding layer disposed on the active layer;
And a first upper portion near an end face of the laser cavity and including an active layer.
Impurities are injected from the cladding layer surface to the semiconductor substrate side stack
Disordered region and the surface of the first upper cladding layer
A ridge including a second upper cladding layer disposed thereon.
The laser beam confinement
Disorder as window structure while ensuring the thickness of the lad layer
Energy required for impurity implantation when forming regions
Function because it can be lowered and the defects that occur in the crystal are reduced.
Power and high reliability semiconductor laser with high window structure
There is an effect that the device can be used.
【0061】また、第1上クラッド層上のリッジの周囲
を埋め込むように配設された第1導電型の電流ブロック
層をさらに備えたものであるので、レーザ光の光閉じ込
めを行うに必要な上クラッド層の厚さを確保しつつ、窓
構造としての無秩序化領域の形成に際して不純物の注入
に要するエネルギーを低くできて、結晶中に生じる欠陥
が減少するから、機能の高い窓構造を有する高出力・高
信頼性の埋込型の半導体レーザ装置とすることができる
効果がある。 Further , around the ridge on the first upper cladding layer
Current block of the first conductivity type disposed so as to embed
Since it is further provided with a layer, light confinement of laser light
Window while ensuring the thickness of the upper cladding layer necessary for
Impurity injection in forming disordered regions as structures
Energy required for crystal growth, resulting in defects in the crystal
High output and high with a highly functional window structure
Can be a reliable embedded semiconductor laser device
effective.
【0062】また、無秩序化領域を形成するために注入
された不純物がSiであるので、無秩序化領域での光の
吸収が少なく、一層高出力・高信頼性の半導体レーザ装
置とすることができる効果がある。 Further , implantation is performed to form a disordered region.
Since the doped impurity is Si, light in the disordered region
Semiconductor laser device with less absorption, higher output and higher reliability
There is an effect that can be placed.
【0063】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
製造方法は、第1上クラッド層の表面上に、半導体レー
ザの共振器端面部予定領域に開口を有するイオン注入マ
スクパターンを形成し、このイオン注入マスクパターン
をマスクとして不純物をイオン注入し、共振器端面部近
傍の活性層を無秩序化し、イオン注入マスクパターンを
除去した後に第1上クラッド層の表面上に第2導電型の
第2上クラッド層を形成するので、レーザ光の光閉じ込
めを行うに必要な上クラッド層の厚さを確保しつつ、窓
構造としての無秩序化領域の形成に際して不純物の注入
に要するエネルギーを低くできて、結晶中に生じる欠陥
を少なくすることができるから、機能の高い窓構造を有
する高出力・高信頼性の半導体レーザ装置を容易に製造
することができる効果がある。 Further, in the semiconductor laser device according to the present invention,
The manufacturing method is such that a semiconductor laser is formed on the surface of the first upper cladding layer.
Ion implantation mask having an opening in a predetermined region of the cavity end face
A mask pattern is formed and this ion implantation mask pattern
Ion implantation using the mask as a mask, and near the cavity end face.
Disorder the active layer next to it and use an ion implantation mask pattern
After removal, the second conductive type is formed on the surface of the first upper cladding layer.
Since the second upper cladding layer is formed, light confinement of laser light is performed.
Window while ensuring the thickness of the upper cladding layer necessary for
Impurity injection in forming disordered regions as structures
Energy required for crystal growth, resulting in defects in the crystal
A highly functional window structure.
Easily manufacture high-power and high-reliability semiconductor laser devices
There is an effect that can be.
【0064】また、第7の工程の後に、第1上クラッド
層上のリッジの周囲を第1導電型の電流ブロック層で埋
め込む工程をさらに含むものであるので、レーザ光の光
閉じ込めを行うに必要な上クラッド層の厚さを確保しつ
つ、窓構造としての無秩序化領域の形成に際して不純物
の注入に要するエネルギーを低くできて、結晶中に生じ
る欠陥の少なくすることができるから、機能の高い窓構
造を有し、高出力・高信頼性の埋込型半導体レーザ装置
を容易に製造することができる効果がある。 After the seventh step, the first upper cladding
Fill the periphery of the ridge on the layer with a current block layer of the first conductivity type
Since the method further includes an embedding step,
Ensure the thickness of the upper cladding layer necessary for confinement
The formation of disordered regions as window structures
Energy required for implantation can be reduced,
Window structure with high functionality
Buried semiconductor laser device with high output and high reliability
Can be easily manufactured.
【0065】また、無秩序化領域を形成するために注入
される不純物がSiであるので、無秩序化領域での光の
吸収が少なく、一層高出力・高信頼性の半導体レーザ装
置を容易に製造することができる効果がある。 Further , implantation is performed to form a disordered region.
Since the impurity to be doped is Si, light in the disordered region
Semiconductor laser device with less absorption, higher output and higher reliability
There is an effect that the device can be easily manufactured.
【0066】また、第2の工程が、第2導電型のGaA
sエッチングストッパー層及びAlGaAsイオン注入
マスク層を順次形成する工程と、AlGaAsイオン注
入マスク層上に絶縁体膜を形成し、この絶縁体膜に半導
体レーザの共振器端面部予定領域に開口を形成する工程
と、この絶縁体膜をマスクとしてAlGaAsイオン注
入マスク層を選択エッチングする工程とを含み、さらに
第4の工程が、上記工程で形成された絶縁体膜をエッチ
ングで除去し、次いで上記工程で形成されたAlGaA
sイオン注入マスク層を除去する工程を含むものである
ので、イオン注入マスクとしてフォトレジストを使用せ
ず、フォトレジストによるウエハの汚染や、フォトレジ
スト除去時のレジスト剥離液によるウエハ表面の汚染や
エッチングが発生しないから、第2回目の結晶成長の際
に高品質の結晶成長を行うことができ、信頼性のより高
い半導体レーザ装置を容易に製造することができる効果
がある。 In the second step, GaAs of the second conductivity type is used.
s etching stopper layer and AlGaAs ion implantation
A step of sequentially forming a mask layer;
An insulator film is formed on the input mask layer, and a semiconductive film is formed on the insulator film.
Forming an opening in a predetermined region of a cavity end face of a laser diode
And AlGaAs ion injection using this insulator film as a mask.
Selectively etching the input mask layer,
The fourth step is to etch the insulator film formed in the above step.
, And then the AlGaAs formed in the above step.
including a step of removing the s ion implantation mask layer.
Use photoresist as an ion implantation mask.
Contamination of the wafer due to photoresist,
Contamination of the wafer surface due to the resist stripper during removal of
Since no etching occurs, during the second crystal growth
High quality crystal growth and higher reliability
Effect of easily manufacturing a new semiconductor laser device
There is.
【0067】[0067]
【0068】[0068]
【0069】[0069]
【0070】[0070]
【0071】[0071]
【0072】[0072]
【0073】[0073]
【図1】 この発明の一実施例を示す斜視図および断面
図FIG. 1 is a perspective view and a sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の一実施例の製造方法を工程順に示
す図FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
【図3】 この発明の一実施例の製造方法を工程順に示
す図FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
【図4】 この発明の他の実施例を示す図FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図5】 この発明のさらに他の実施例を示す図FIG. 5 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図6】 この発明のさらに他の実施例を示す図FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図7】 この発明のさらに他の実施例を示す図FIG. 7 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図8】 この発明のさらに他の実施例を示す図FIG. 8 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図9】 窓構造を有する半導体レーザを示す図FIG. 9 illustrates a semiconductor laser having a window structure.
【図10】 窓構造を有する半導体レーザの製造方法を
示す図FIG. 10 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor laser having a window structure.
【図11】 窓構造を有する半導体レーザの製造方法を
示す図FIG. 11 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor laser having a window structure.
【図12】 量子井戸構造層のAl組成比を示す図FIG. 12 is a diagram showing an Al composition ratio of a quantum well structure layer.
1 半導体基板 2 下クラッド層 3 量子井戸構造層 5 第1コンタク
ト層 7 窓構造領域 8 電流ブロック
層 9 第2コンタクト層 10 p側電極 11 n側電極 12 フォトレジ
スト 13 フォトレジストの開口部分 15 第1上クラ
ッド層 16 第2上クラッド層 17 リッジ領域 18 不純物注入領域 19 絶縁膜リッ
ジマスク 20 表面保護層 21 エッチング
ストッパー層 22 イオン注入マスク層 23 絶縁膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Lower cladding layer 3 Quantum well structure layer 5 First contact layer 7 Window structure area 8 Current block layer 9 Second contact layer 10 P-side electrode 11 N-side electrode 12 Photoresist 13 Photoresist opening part 15 First Upper cladding layer 16 Second upper cladding layer 17 Ridge region 18 Impurity implantation region 19 Insulating film Ridge mask 20 Surface protection layer 21 Etching stopper layer 22 Ion implantation mask layer 23 Insulating film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−208388(JP,A) 特開 平2−154492(JP,A) 特開 平7−249827(JP,A) 特開 平7−221386(JP,A) 特開 平6−29621(JP,A) 特開 平1−132189(JP,A) 1995年(平成7年)秋季第56回応用物 理学会学術講演会予稿集第3分冊29p− ZB−6 p.1130 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-208388 (JP, A) JP-A-2-154492 (JP, A) JP-A-7-249827 (JP, A) JP-A-7-208 221386 (JP, A) JP-A-6-29621 (JP, A) JP-A-1-132189 (JP, A) 1995 (Heisei 7) The 56th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics 3 Volume 29p- ZB-6 p. 1130 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/18
Claims (7)
層と、 この下クラッド層上に配設されバリア層とウエル層が交
互に積層してなる量子井戸構造の活性層と、 この活性層上に配設 された第2導電型の第1上クラッド
層と、レーザ共振器端面近傍であって上記活性層を含む上記第
1上クラッド層表面から半導体基板側の積層に不純物を
注入して配設された 無秩序化領域と、この無秩序化領域の活性層に上記第1上クラッド層を介
して対向し上記第1上クラッド層表面上に配設された第
2導電型の第2上クラッド層を含むとともに上記共振器
の長手方向に延長したストライプ状の リッジと、を備えた 半導体レーザ装置。1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a lower cladding layer of a first conductivity type disposed on the semiconductor substrate, and a barrier layer and a well layer disposed on the lower cladding layer alternately. An active layer having a quantum well structure formed by stacking, and a first upper clad of a second conductivity type disposed on the active layer
Layer and the above-mentioned first layer near the laser cavity end face and including the active layer.
1 Impurities from the surface of the upper cladding layer to the semiconductor substrate
The disordered region implanted and disposed and the active layer in the disordered region are interposed through the first upper cladding layer.
And the first upper cladding layer
A resonator including a second upper cladding layer of two conductivity type;
And a stripe-shaped ridge extending in the longitudinal direction of the semiconductor laser device.
め込むように配設された第1導電型の電流ブロック層を
さらに備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体レ
ーザ装置。2. The method according to claim 1, wherein the periphery of the ridge on the first upper cladding layer is buried.
The current blocking layer of the first conductivity type,
The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising:
た不純物がSiであることを特徴とする請求項1記載の
半導体レーザ装置。3. An implanted region to form a disordered region.
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said impurity is Si .
型の下クラッド層と、バリア層とウエル層が交互に積層
してなる量子井戸構造の活性層と、第2導電型の第1上
クラッド層とを順次形成する第1の工程と、 第1上クラッド層の表面上に、半導体レーザの共振器端
面部予定領域に開口を有するイオン注入マスクパターン
を形成する第2の工程と、 上記イオン注入マスクパターンをマスクとして 不純物を
イオン注入し、共振器端面部近傍の活性層を無秩序化す
る第3の工程と、 上記イオン注入マスクパターンを除去する第4の工程
と、 上記第4の工程の後に 第1上クラッド層の表面上に第2
導電型の第2上クラッド層を形成する第5の工程と、 第2上クラッド層の表面上に、無秩序化された活性層と
第1、第2上クラッド層を介して対向し上記共振器の長
手方向に延長するストライプ状の リッジマスクパターン
を形成する第6の工程と、 この リッジマスクパターンをマスクとして、上記第2上
クラッド層を有するリッジを形成する第7の工程と、 を含む 半導体レーザ装置の製造方法。4. An active layer having a quantum well structure in which a lower cladding layer of the first conductivity type, a barrier layer and a well layer are alternately stacked on a semiconductor substrate of the first conductivity type, a first step of sequentially forming a first upper cladding layer, on the surface of the first upper cladding layer, the resonator end of the semiconductor laser
Ion implantation mask pattern having an opening in the expected surface area
A second step of forming, and the ion implantation mask pattern impurity ions are implanted as a mask, a third step of disordering the active layer of the resonator end face neighborhood, the removing the ion implantation mask pattern Step 4
And after the fourth step, a second layer is formed on the surface of the first upper cladding layer.
A fifth step of forming a conductive type second upper cladding layer; and forming a disordered active layer on the surface of the second upper cladding layer.
The length of the resonator opposed to the first and second upper cladding layers via the first and second upper cladding layers.
A sixth step of forming a stripe-shaped ridge mask pattern extending in longitudinal direction, the ridge mask pattern as a mask, the second upper
The method of manufacturing a semiconductor laser device comprising a seventh step of forming a ridge having a cladding layer.
のリッジの周囲を第1導電型の電流ブロック層で埋め込
む工程をさらに含むことを特徴とする請求項4記載の半
導体レーザ装置の製造方法。5. The method according to claim 5, further comprising the step of :
Buried around the ridge with the first conductivity type current block layer
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4, further comprising the step of :
る不純物がSiであることを特徴とする請求項4記載の
半導体レーザ装置の製造方法。6. An implanted region for forming a disordered region.
5. The method according to claim 4 , wherein the impurity is Si .
ッチングストッパー層及びAlGaAsイオン注入マス
ク層を順次形成する工程と、 AlGaAsイオン注入マスク層上に絶縁体膜を形成
し、この絶縁体膜に半導体レーザの共振器端面部予定領
域に開口を形成する工程と、 この絶縁体膜をマスクとしてAlGaAsイオン注入マ
スク層を選択エッチングする工程とを含み、さらに第4
の工程が、上記工程で形成された絶縁体膜をエッチング
で除去し、次いで上記工程で形成されたAlGaAsイ
オン注入マスク層を除去する工程を含むことを特徴とす
る請求項4 記載の半導体レーザ装置の製造方法。7. The method according to claim 7, wherein the second step is GaAs etching of the second conductivity type.
Pitching stopper layer and AlGaAs ion implantation mass
Forming an insulating layer on the AlGaAs ion implantation mask layer sequentially ;
Then, the insulator film is provided on a predetermined surface of the cavity facet of the semiconductor laser.
Forming an opening in the region, and using the insulator film as a mask to form an AlGaAs ion implantation mask.
And selectively etching the mask layer.
Step etches the insulator film formed in the above step
And then remove the AlGaAs layer formed in the above process.
Removing the on-implantation mask layer.
A method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4 .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6245615A JP2827919B2 (en) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same |
US08/469,820 US5577063A (en) | 1994-10-11 | 1995-06-06 | Semiconductor laser with improved window structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6245615A JP2827919B2 (en) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08111560A JPH08111560A (en) | 1996-04-30 |
JP2827919B2 true JP2827919B2 (en) | 1998-11-25 |
Family
ID=17136340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6245615A Expired - Lifetime JP2827919B2 (en) | 1994-10-11 | 1994-10-11 | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5577063A (en) |
JP (1) | JP2827919B2 (en) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07263811A (en) * | 1994-03-25 | 1995-10-13 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
EP0733270B1 (en) * | 1994-10-06 | 1999-06-30 | Uniphase Opto Holdings, Inc. | Radiation-emitting semiconductor diode and method of manufacturing such a diode |
JP3725582B2 (en) * | 1995-07-05 | 2005-12-14 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser device manufacturing method and semiconductor laser device |
US20030170964A1 (en) * | 1996-10-02 | 2003-09-11 | Micron Technology, Inc. | Oxidation of ion implanted semiconductors |
JP2001015851A (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Sony Corp | Semiconductor laser device and its manufacture |
JP3775724B2 (en) * | 2000-09-13 | 2006-05-17 | シャープ株式会社 | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
JP2002185077A (en) | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser and its manufacturing method |
JP2002261379A (en) | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and optical semiconductor device comprising it |
JP3741062B2 (en) * | 2001-06-12 | 2006-02-01 | 三菱電機株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
JP4309636B2 (en) * | 2002-10-17 | 2009-08-05 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser and optical communication device |
JP2007059759A (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Victor Co Of Japan Ltd | Method of manufacturing semiconductor laser device |
JP4905125B2 (en) * | 2006-01-26 | 2012-03-28 | 日亜化学工業株式会社 | Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
JP2007214361A (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor laser element |
JP2008288546A (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacturing method of semiconductor optical device |
US7682857B2 (en) * | 2007-04-16 | 2010-03-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing semiconductor optical device |
JP2009212336A (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | Method of manufacturing nitride-based semiconductor laser, and nitride-based semiconductor laser |
JP2010263085A (en) * | 2009-05-07 | 2010-11-18 | Toshiba Corp | Light-emitting element |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4845725A (en) * | 1987-05-20 | 1989-07-04 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Window laser with high power reduced divergence output |
US4875216A (en) * | 1987-11-30 | 1989-10-17 | Xerox Corporation | Buried waveguide window regions for improved performance semiconductor lasers and other opto-electronic applications |
JPH06226882A (en) * | 1993-02-01 | 1994-08-16 | Inax Corp | Manufacture of resin bathtub |
JPH06302906A (en) * | 1993-04-12 | 1994-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser and its manufacture |
US5455429A (en) * | 1993-12-29 | 1995-10-03 | Xerox Corporation | Semiconductor devices incorporating p-type and n-type impurity induced layer disordered material |
-
1994
- 1994-10-11 JP JP6245615A patent/JP2827919B2/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-06 US US08/469,820 patent/US5577063A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1995年(平成7年)秋季第56回応用物理学会学術講演会予稿集第3分冊29p−ZB−6 p.1130 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08111560A (en) | 1996-04-30 |
US5577063A (en) | 1996-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2827919B2 (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JP3725582B2 (en) | Semiconductor laser device manufacturing method and semiconductor laser device | |
US5469457A (en) | Semiconductor laser with COD preventing disordered regions | |
US5960020A (en) | Semiconductor laser diode including ridge and partially disordered active layer | |
JP3682336B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
JPH10200190A (en) | Semiconductor laser and fabrication thereof | |
JPH09139550A (en) | Manufacture of semiconductor laser device, and semiconductor laser device | |
JPH09199803A (en) | Semiconductor laser and its manufacture method | |
JPH07162086A (en) | Manufacture of semiconductor laser | |
JP3710329B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP4011640B2 (en) | Semiconductor laser and method for manufacturing semiconductor laser | |
JPH05259574A (en) | Semiconductor laser device and manufacture thereof | |
JPH10261835A (en) | Semiconductor laser device and its manufacture | |
US6671301B1 (en) | Semiconductor device and method for producing the same | |
US7173273B2 (en) | Semiconductor laser device | |
KR20020007972A (en) | Semiconductor laser apparatus and manufacturing method thereof | |
KR100372479B1 (en) | Semiconductor laser device and method for manufacturing thereof | |
JP3639654B2 (en) | Semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
JPH07249827A (en) | Semiconductor laser, and manufacture of semiconductor laser | |
JP3722532B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JPH06196820A (en) | Semiconductor laser and manufacture thereof | |
JP3028641B2 (en) | Semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
JPH08130342A (en) | Semiconductor laser | |
JP2000196190A (en) | Semiconductor laser diode and manufacture thereof | |
JP2003188470A (en) | Semiconductor laser and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080918 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080918 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090918 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090918 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100918 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110918 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110918 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918 Year of fee payment: 15 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |